JP7113181B2 - washing machine - Google Patents
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Description
本発明は、ドラム内の布量を検知して行程を制御する洗濯機に関するものである。
BACKGROUND OF THE
従来、この種の洗濯機では、洗濯物が投入された洗濯槽を一定の回転数で回転させた後、所定の区間で布量を検知して行程を制御する洗濯機が提案されてきた(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in this type of washing machine, a washing machine has been proposed that rotates the washing tub containing the laundry at a certain number of rotations and then detects the amount of laundry in a predetermined interval to control the process ( For example, see Patent Document 1).
図7は、特許文献1に記載された従来のドラム式洗濯機の縦断面図、図8は、同ドラム式洗濯機の布量検知の動作を示す図である。
FIG. 7 is a vertical cross-sectional view of a conventional drum-type washing machine disclosed in
図7において、洗濯機本体1内には、サスペンション構造(図示せず)によって水槽2が揺動自在に防振支持されている。
In FIG. 7, inside the
水槽2の正面側にはドラム3の開口端に通じる衣類出入口4が形成され、洗濯機本体1の正面側の上向き傾斜面に設けられた開口部を開閉可能に閉じる扉5を開閉することにより、衣類出入口4を介してドラム3内に対して洗濯物を出し入れすることができる。
A
ドラム3には、その周面に水槽2内に通じる多数の透孔6が形成され、内周面の複数位置に衣類撹拌用の攪拌突起(図示せず)が設けられている。このドラム3は、水槽2の背面側に取り付けられたモータ7によって、正転及び逆転方向に回転駆動される。
The
また、水槽2には、注水管路8及び排水管路9が配管接続され、注水弁及び排水弁(図示せず)の制御によって水槽2内への注水及び排水がなされる。
In addition, a
扉5を開き、ドラム3内に洗濯物及び洗剤を投入して、洗濯機本体1の前面上部に設けられた操作パネル10での操作により運転を開始させると、水槽2内には注水管路8から所定量の注水がなされ、モータ7によりドラム3が回転駆動されて、洗濯工程が開始される。
When the
ドラム3の回転により、ドラム3内に収容された洗濯物はドラム3の内周壁に設けられた攪拌突起によって回転方向に持ち上げられ、持ち上げられた適当な高さ位置から落下する攪拌動作が繰り返されるため、洗濯物には叩き洗いの作用が及んで洗濯がなされる。
As the
所要の洗濯時間の後、汚れた洗濯液は排水管路9から排出され、ドラム3を高速回転させる脱水動作により洗濯物に含まれた洗濯液を脱水し、その後、水槽2内に注水管路8から注水してすすぎ工程が実施される。
After the required washing time, the dirty washing liquid is discharged from the
このすすぎ工程においても、ドラム3内に収容された洗濯物は、ドラム3の回転により攪拌突起により持ち上げられて落下する攪拌動作が繰り返されてすすぎ洗いが実施される。
Also in this rinsing step, the laundry stored in the
また、モータ7の背面には、その回転状態を検知するための回転数検知部14が設けられており、モータ7の回転数検知を行なうことにより、布量検知制御やドラム3の回転数制御を行なっている。
Further, a rotational
さらに、洗濯機本体1の前下部内面には、ドラム式洗濯機の動作を制御する制御部(図
示せず)を有する制御装置15が設けられている。
Furthermore, a
また、このドラム式洗濯機には、ドラム3内に収容した洗濯物を乾燥する機能が設けられ、循環送風経路11により、水槽2内の空気を排気して除湿し、加熱して乾燥させた空気を再び水槽2内に送風する。この循環送風経路11の途中には、蒸発器などの除湿手段、凝縮器などの加熱手段及び送風手段である送風ファン12が設けられている。この循環送風経路11を利用した乾燥工程では、循環送風経路11を循環される空気中に、主として衣類などの洗濯物から発生する糸くずなどの異物が混じって循環し、蒸発器や凝縮器の目詰まり、送風ファン12の回転部への噛み込み、送風ファン12の内面への堆積といった乾燥工程を実施するのに支障を来し易いので、循環送風経路11の途中に、循環空気中の異物を除去するフィルタ13が設けられている。
In addition, this drum-type washing machine is provided with a function of drying the laundry accommodated in the
図8において、横軸は布量検知開始からの経過時間、縦軸はドラム3の回転速度であるが、布量検知を開始すると、制御装置15は、モータ7を駆動して所定の回転速度N1から、所定の加速トルクT1によりドラム3の回転速度を上昇させて、回転速度がΔN1だけ上昇した所定の回転速度N2に到達させるように制御する。ドラム3がN2に達した時点で、回転速度がΔN1上昇するのに要した所要時間t1を算出する。これが、第一の検知工程である。
In FIG. 8, the horizontal axis is the elapsed time from the start of the laundry amount detection, and the vertical axis is the rotational speed of the
次に、所定の回転数Nmaxに到達した後、モータ7の回転速度の降下を開始させる。モータ7によって、減速トルクT2を発生させ、ドラム3が所定の回転速度N3からΔN2だけ回転速度が降下した所定の回転速度N4に到達した時点で、回転速度がΔN2だけ降下するのに要した所要時間t2を算出する。これが、第二の検知工程である。
Next, after reaching a predetermined rotation speed Nmax, the rotation speed of the
この、ΔN1、t1、ΔN2、t2から、第一の検知工程の角加速度α1および第二の検知工程の角加速度α2を算出し、予め測定しておいた測定値と布量の関係から、布量を求める。なお、この布量検知方式においては、モータ7の加速トルクT1と減速トルクT2はそれぞれ一定となるように制御されている。
From these ΔN1, t1, ΔN2, and t2, the angular acceleration α1 in the first detection process and the angular acceleration α2 in the second detection process are calculated, and from the relationship between the measured value and the amount of cloth measured in advance, the cloth ask for quantity. In this cloth amount detection method, the acceleration torque T1 and the deceleration torque T2 of the
しかしながら、前記従来の構成では、モータ7の加速トルクT1と減速トルクT2が一定であるために、布量が少ないほどN1からN2までに必要な時間は短く、ドラムの加速時の角加速度は大きくなる。逆に布量が多くなればN1からN2までの時間が長く、加速時の角加速度は小さくなる。このために、ある範囲、例えば定格布量の半分程度までは、ある程度の精度で布量検知ができるが、無負荷から定格容量までの広範囲において的確に布量検知を行なう時の検知精度に課題があり、また、ドラム内の衣類の柔らかさやごわつき方の状態により、布を含めた回転系の慣性モーメントが変動することで、布量判定値のバラツキが大きくなり、布量の検知精度が低くなるという課題があった。
However, in the conventional configuration, since the acceleration torque T1 and the deceleration torque T2 of the
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、布量検知のバラツキを抑制し、精度が高い布量検知を行なうことができるドラム式洗濯機を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a drum-type washing machine capable of suppressing variation in the amount of laundry and detecting the amount of laundry with high accuracy.
前記従来の課題を解決するために、本発明のドラム式洗濯機は、洗濯物を収容するドラムと、前記ドラムを回転自在に内包し、洗濯機本体内に揺動自在に弾性支持された水槽と
、前記ドラムを回転駆動するモータと、前記モータの回転数を検知して連結する前記ドラムの回転数を検知する回転数検知部と、前記モータに通電される電流を検知するモータ電流検知手段と、前記モータの巻線温度を検知するモータ温度検知手段と、前記モータなどを制御して布量を検知し、洗い、すすぎ、脱水等の各行程を制御する制御部とを備え、前記制御部は、布量検知工程において、低速回転工程にてドラムの回転を静止状態から所定の回転数N1まで上げ、その後、複数回の算出工程にて所定の同じ加速時角加速度にて段階的に加速して回転数N3、N4と回転数を上げ、同時に、前記算出工程にて加速時に前記モータ電流検知手段にてモータ電流値を検知し、検知した加速時のモータ電流値と前回の加速時モータ電流値との差が所定値以上になると、回転数N4からN5まで加速する第1の検知工程を行なった後、前記モータを所定の減速時角加速度にて回転数N6からN7まで回転を低下させる第2の検知工程を行ない、第1の検知工程時と第2の検知工程時のモータ電流値にて布量を検知するとともに、前記検出工程で検知した加速時のモータ電流値と、その算出工程の前回に検知したモータ電流値の差が所定値より小さい場合に、前記布量検知結果を補正し、布量を判定する構成としたものである。
In order to solve the above-described conventional problems, a drum-type washing machine of the present invention comprises a drum for storing laundry, and a water tank rotatably enclosing the drum and elastically supported in a washing machine body for swinging motion. a motor for rotationally driving the drum; a rotation speed detection unit for detecting the rotation speed of the connected drum by detecting the rotation speed of the motor; and a motor current detection means for detecting the current supplied to the motor. and a motor temperature detection means for detecting the winding temperature of the motor, and a control unit for controlling the motor and the like to detect the amount of laundry and controlling each process such as washing, rinsing, dehydration, etc. In the cloth amount detection process, the rotation of the drum is increased from a stationary state to a predetermined number of revolutions N1 in the low-speed rotation process, and then stepwise at the same predetermined angular acceleration during acceleration in a plurality of calculation processes. At the same time, the motor current detection means detects the motor current value during acceleration in the calculation step, and the detected motor current value at the time of acceleration and the time at the previous acceleration. When the difference from the motor current value is equal to or greater than a predetermined value, the motor is rotated from N6 to N7 at a predetermined angular acceleration during deceleration after performing the first detection step of accelerating from N4 to N5. A second detection step is performed to decrease the cloth amount, and the amount of laundry is detected by the motor current values in the first detection step and the second detection step, and the motor current value during acceleration detected in the detection step, When the difference between the motor current values detected in the previous calculation process is smaller than a predetermined value, the cloth amount detection result is corrected and the cloth amount is determined.
これにより、衣類の柔らかさやごわつき方の状態による布量検知のバラツキを抑制して、高い精度で布量を検知することができる。 As a result, the amount of cloth can be detected with high accuracy by suppressing variations in cloth amount detection due to the softness and stiffness of the clothes.
本発明のドラム式洗濯機は、衣類の柔らかさやごわつき方の状態による布量検知のバラツキを抑制し、高い精度で布量を検知することができる。 The drum-type washing machine of the present invention can suppress variations in the amount of laundry to be detected depending on the softness and stiffness of the clothes, and can detect the amount of laundry with high accuracy.
第1の発明は、洗濯物を収容するドラムと、前記ドラムを回転自在に内包し、洗濯機本体内に揺動自在に弾性支持された水槽と、前記ドラムを回転駆動するモータと、前記モータの回転数を検知して連結する前記ドラムの回転数を検知する回転数検知部と、前記モータに通電される電流を検知するモータ電流検知手段と、前記モータの巻線温度を検知するモータ温度検知手段と、前記モータなどを制御して布量を検知し、洗い、すすぎ、脱水等の各行程を制御する制御部とを備え、前記制御部は、布量検知工程において、低速回転工程にてドラムの回転を静止状態から所定の回転数N1まで上げ、その後、複数回の算出工程にて所定の同じ加速時角加速度にて段階的に加速して回転数N3、N4と回転数を上げ、同時に、前記算出工程にて加速時に前記モータ電流検知手段にてモータ電流値を検知し、検知した加速時のモータ電流値と前回の加速時モータ電流値との差が所定値以上になると、回転数N4からN5まで加速する第1の検知工程を行なった後、前記モータを所定の減速時角加速度にて回転数N6からN7まで回転を低下させる第2の検知工程を行ない、第1の検知工程時と第2の検知工程時のモータ電流値にて布量を検知するとともに、前記検出工程で検知した加速時のモータ電流値と、その算出工程の前回に検知したモータ電流値の差が所定値より小さい場合に、前記布量検知結果を補正し、布量を判定する構成とすることにより、衣類の柔らかさやごわつき方の状態による布量検知のバラツキを抑制して
、高い精度で布量を検知することができる。
A first invention comprises a drum for storing laundry, a water tank rotatably enclosing the drum and elastically supported in a washing machine main body, a motor for rotationally driving the drum, and the motor. a rotation speed detection unit for detecting the rotation speed of the drum connected by detecting the rotation speed of the drum, a motor current detection means for detecting the current supplied to the motor, and a motor temperature for detecting the winding temperature of the motor and a control unit for controlling each process of washing, rinsing, dehydration, etc. by controlling the motor or the like to detect the amount of laundry. to increase the rotation of the drum from a stationary state to a predetermined number of rotations N1, and then stepwise accelerate at the same predetermined angular acceleration during acceleration in a plurality of calculation steps to increase the number of rotations to N3 and N4. At the same time, the motor current detection means detects the motor current value during acceleration in the calculating step, and when the difference between the detected motor current value during acceleration and the previous motor current value during acceleration becomes a predetermined value or more, After performing the first detection step of accelerating from the number of rotations N4 to N5, the second detection step of decreasing the rotation of the motor from the number of rotations N6 to N7 at a predetermined deceleration angular acceleration is performed, and the first detection step is performed. The cloth amount is detected by the motor current values in the detection process and the second detection process, and the difference between the motor current value during acceleration detected in the detection process and the motor current value detected in the previous calculation process. is smaller than a predetermined value, the cloth amount detection result is corrected and the cloth amount is determined, thereby suppressing variation in cloth amount detection due to the softness and stiffness of the clothes, and achieving high accuracy. The amount of cloth can be detected.
第2の発明は、特に、第1の発明の制御部を、布量検知工程において、加速時のモータ電流値を検知する算出工程が所定回数以下の場合に、検出工程で検知した加速時のモータ電流値と、その算出工程の前回に検知したモータ電流値の差が所定値より小さい時は、前記算出工程が所定回数に達するまで、算出工程を繰り返す構成とすることにより、布量検知のバラツキを抑制して、高い精度で布量を検知することができる。 In the second invention, in particular, the control unit of the first invention, in the laundry amount detection process, when the calculation process for detecting the motor current value during acceleration is less than a predetermined number of times, the acceleration detected in the detection process When the difference between the motor current value and the motor current value detected in the previous calculation process is smaller than a predetermined value, the calculation process is repeated until the calculation process reaches a predetermined number of times, thereby detecting the amount of laundry. It is possible to suppress variation and detect the amount of cloth with high accuracy.
第3の発明は、特に、第1または第2の発明の制御部を、布量検知工程において、加速時のモータ電流値を検知する算出工程が所定回数以上の場合に、検出工程で検知した全ての加速時のモータ電流値より傾きを算出し、算出した傾きに基づき、布量検知結果を補正して布量を判定する構成とすることにより、布量検知のバラツキを抑制して、高い精度で布量を検知することができる。 In a third invention, in particular, the control unit of the first or second invention detects in the detection step when the calculation step for detecting the motor current value during acceleration is a predetermined number of times or more in the laundry amount detection step. The inclination is calculated from the motor current value during all accelerations, and based on the calculated inclination, the laundry amount detection result is corrected and the laundry amount is determined. The amount of cloth can be detected with accuracy.
第4の発明は、特に、第1~3のいずれか1つの発明の制御部を、布量検知工程において、複数回の算出工程のそれぞれの算出工程の前に、ドラムを所定の一定回転数で回転させる一定回転工程を設ける構成とすることにより、衣類の柔らかさやごわつき方の状態による布量検知のバラツキを抑制して、高い精度で布量を検知することができる。 In a fourth invention, in particular, the control unit of any one of the first to third inventions, in the cloth amount detection process, rotates the drum at a predetermined constant number of revolutions before each calculation process of a plurality of calculation processes. By providing a constant rotation step in which the clothes are rotated at , it is possible to suppress variations in the amount of cloth to be detected due to the softness and stiffness of the clothes, and to detect the amount of cloth with high accuracy.
以下、発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来例と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略する。また、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. The same reference numerals are assigned to the same components as those of the conventional example, and the description thereof is omitted. Also, the present invention is not limited by this embodiment.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態におけるドラム式洗濯機の断面図、図2は、同ドラム式洗濯機のブロック回路図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a sectional view of a drum-type washing machine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block circuit diagram of the drum-type washing machine.
図1において、洗濯機本体1の前面内部には、一連の行程の動作を制御する制御部31(図2参照)を有する制御装置65が設けられている。
In FIG. 1, a
図2において、制御装置65は、商用電源20の交流電力を整流器21より整流し、チョークコイル22及び平滑コンデンサ23からなる平滑回路により平滑化された直流電力を駆動電力として、インバータ回路24によりモータ7を回転駆動する。
In FIG. 2, the
また、入力設定部25から入力される運転指示、及び各検知手段により検知される運転状態の監視情報に基づいてモータ7の回転を制御し、負荷駆動部26により、給水弁27、排水弁28、送風ファン12、ヒータ29の動作を制御する。
In addition, the rotation of the
モータ7は、三相巻線7a、7b、7cを有するステータと、2極の永久磁石を有するロータとを備え、3つの位置検出素子30a、30b、30cを設けたDCブラシレスモータとして構成され、スイッチング素子24a~24fにより構成されたPWM制御によるインバータ回路24により回転制御される。
The
位置検出素子30a、30b、30cが検出するロータ位置検出信号は、マイコンで構成された制御部31に入力される。このロータ位置検出信号に基づいて、駆動回路32によりスイッチング素子24a~24fのオン/オフ状態をPWM制御することにより、ステータの三相巻線7a、7b、7cに対する通電を制御してロータを所要回転数で回転させる。
Rotor position detection signals detected by the
制御部31は、3つの位置検出素子30a、30b、30cの検出出力が入力される回
転数検知部14を有する。回転数検知部14は、3つの位置検出素子30a、30b、30cのいずれかの信号の状態が変わるたびにその周期を検出し、その周期よりロータの回転数を算出する。回転数検知部14の検知出力は布量検知部34に供給され、検出された回転数に基づき、布量検知やドラム3の回転数制御に利用される。
The
なお、回転数検知部14の検知出力はドラム3の回転数に対応するため、以下の説明においてドラム3の回転数は、回転数検知部14の検知出力により得られるものである。
Since the detection output of the rotation
モータ電流検知手段35は、モータ7に通電される電流を検知するものであり、モータ温度検知手段36は、モータ7の巻線温度を検知するものである。
The motor current detection means 35 detects the current supplied to the
図3は、本発明の実施の形態におけるドラム式洗濯機の布量検知工程のフローチャート、図4は、同ドラム式洗濯機の布量検知工程の動作を示すグラフ図、図5は、同ドラム式洗濯機の布量検知におけるベクトル制御ブロック図、図6は、同ドラム式洗濯機の布量検知におけるドラム角速度と電流値の変動量の関係を示す図である。 FIG. 3 is a flowchart of the laundry amount detection process of the drum type washing machine according to the embodiment of the present invention, FIG. 4 is a graph showing the operation of the laundry amount detection process of the drum washing machine, and FIG. FIG. 6 is a vector control block diagram in detecting the amount of laundry in a drum-type washing machine, and FIG.
図3、図4において、図4の横軸は布量検知開始からの経過時間、縦軸はドラム3の回転数である。
3 and 4, the horizontal axis in FIG. 4 is the elapsed time from the start of detection of the amount of laundry, and the vertical axis is the rotation speed of the
衣類がドラム3に投入され、入力設定部25により洗濯運転の開始指示が入力されると、布量検知工程がスタートし(ステップS1)、まず所定の電圧をモータ巻線に印加して、モータ温度検知手段36にてモータ温度の検知し、温度補正係数を算出する(ステップS2)。
When clothes are put on the
次に、制御部31は、所定の時間だけ、モータ7をゆっくり回転させ、ドラム3の低速回転工程を行う(ステップS3)。低速回転工程においては、モータ7に加速トルクを発生させることで、ドラム3を静止状態から起動して所定の回転数N1(例えば、60rpm)まで加速する。
Next, the
ここで、ドラム3の低速回転工程を行うことで、衣類がドラム3に均一に張り付けられ、布を含めたドラム3やモータ7の回転系の慣性モーメントJが安定することより、以降の算出工程の起動をスムーズに立ち上げることができ、精度よく布量を検知することができる。
Here, by performing the low-speed rotation process of the
そして、所定の時間が過ぎたと判定すれば(ステップS4のYes)、所定の一定加速度α1によりドラム3の回転数を上昇させ、回転数N1からN2に到達させるように制御する第1算出工程を行なう(ステップS5)。
Then, if it is determined that the predetermined time has passed (Yes in step S4), a first calculation step is performed in which the number of rotations of the
ドラム3が回転数N2に到達したと判定すれば(ステップS6のYes)、加速時電流値の算出回数n=1とし(ステップS7)、モータ電流検知手段35によりドラム3が一回転する間の電流値Iq(n)を算出し(ステップS8)、第1算出工程を終える。
If it is determined that the
次に、ステップS9にて、加速時電流値の算出回数nが所定の回数未満であるかどうかを判定し、所定の回数未満の場合(ステップS9のYes)は、回転数N2で一定回転工程を行う(ステップS10)。
所定の時間が過ぎたと判定すれば(ステップS11のYes)、一定回転工程を終わって第2算出工程に移り、所定の一定加速度α1によりドラム3の回転数を上昇させ、回転数N2からN3に到達させるように制御する(ステップS12)。なお、一定加速度α1でドラム3の回転を加速する制御、ドラム3の回転が一定になるようにする制御には、ベクトル制御が用いられる。
Next, in step S9, it is determined whether or not the number n of calculations of the current value during acceleration is less than a predetermined number of times. (step S10).
If it is determined that the predetermined time has elapsed (Yes in step S11), the constant rotation process is completed and the process proceeds to the second calculation process. It is controlled so that it reaches (step S12). Vector control is used for the control to accelerate the rotation of the
ドラム3が回転数N3に到達したと判定すれば(ステップS13のYes)、加速時電流値の算出回数nを1増やし(ステップS14)、モータ電流検知手段35によりドラム3が一回転する間の電流値Iq(n)を算出し(ステップS15)、第2算出工程を終える。
If it is determined that the
次に、加速時電流値の算出値と前回の算出値の差分(Iq(n)-Iq(n-1))を算出し、所定値よりも大きいかどうかを判定する(ステップS16)。 Next, the difference (Iq(n)-Iq(n-1)) between the calculated current value during acceleration and the previous calculated value is calculated, and it is determined whether or not the difference is greater than a predetermined value (step S16).
所定値よりも小さい場合(ステップS16のNo)には、ステップS9に戻り、算出した加速時電流値の差分が所定値より大きくなるまで、繰り返し行なう。 If it is smaller than the predetermined value (No in step S16), the process returns to step S9, and the process is repeated until the calculated difference in the acceleration current value becomes larger than the predetermined value.
なお、第2算出工程以降の各算出工程の前にドラム3の一定回転工程を行うことで、ドラム3内に衣類が張り付けられることより、加速時電流値の算出値と前回の算出値の差分が大きくなるため,衣類の柔らかさやごわつき方の状態を精度よく推定することができる。衣類の柔らかさやごわつき方の検知方法は、図5以降にて詳述する。
By performing the constant rotation process of the
布量検知工程は、加速時の第1の検知工程と減速時の第2の検知工程からなり、布量検知を開始すると、所定の時間経過あるいは回転数到達後に、モータ7によって所定の加速度α1でドラム3の回転が加速するようベクトル制御し、回転数N4からN5まで加速時の検知工程が行われる。
The cloth amount detection process consists of a first detection process during acceleration and a second detection process during deceleration. , vector control is performed so that the rotation of the
なお、回転数N4およびN5はオーバーシュート等を考慮し、洗濯機本体の共振回転数付近を避けることにより、水槽2の振動を低減することができる。この時、モータ電流検知手段35により、モータ7に通電される電流を検知し、加速時の検知区間においてドラム3が少なくとも一回転分以上の整数倍回転区間の電流値の平均値または積算値を布量判定値として算出する。
Vibration of the
このように、ドラム3が1回転(360度回転)する間の電流値の平均値または積算値を用いることで、衣類等の偏り状態による電流値の上下変動を相殺することができる。
By using the average value or integrated value of the current values during one rotation (360° rotation) of the
従って、ドラム3が少なくとも一回転分以上の整数倍回転区間の電流値を布量判定値として用いることで、衣類等の偏り状態による電流値の上下変動を相殺し、布量判定値のバラツキを抑制することができる。
Therefore, by using the current value of the integral multiple rotation section of at least one rotation of the
ステップS16にて、所定値よりも大きくなると(ステップS16のYes)、所定の一定加速度α2にてモータ7の回転数の降下を開始させ(ステップS17)、回転数N6からN7まで減速させる減速時の第2の検知工程が行われる。
In step S16, when the value exceeds the predetermined value (Yes in step S16), the rotation speed of the
ドラム3が所定の回転数N6からN7に到達したと判定すれば(ステップS18のYes)、ドラム3が一回転する間の電流値Iq(n+1)を算出する(ステップS19)。
If it is determined that the
なお、回転数N6およびN7は回転数N4とN5同様、洗濯機本体の共振回転数付近を避けることにより、水槽2の振動を低減することができる。
As with the rotational speeds N4 and N5, the rotational speeds N6 and N7 can reduce the vibration of the
そして、ドラム3を回転数N4からN5まで加速した時の第1の検知工程時のモータ電流値Iq(n)と、回転数N6からN7まで減速させた時の第2の検知工程のモータ電流値Iq(n+1)とから布量を検知する(ステップS20)。
The motor current value Iq(n) in the first detection process when the
この時、モータ電流検知手段35により、モータ7に通電される電流を検知し、減速時
の検知区間において、ドラムが少なくとも一回転分以上の整数倍回転区間の電流値の平均値または積算値を算出する。そして、算出された第1と第2の検知工程の電流値の差に基づき、布量を検知することができる。
At this time, the motor current detection means 35 detects the current supplied to the
次に、モータ誘起電圧補正(ステップS21)、および温度補正(ステップS22)を行う。 Next, motor induced voltage correction (step S21) and temperature correction (step S22) are performed.
なお、モータ誘起電圧補正(ステップS21)は、モータ7固有の誘起電圧および外部温度よる鎖交磁束ψa(図5参照)変動を補正するもので、製品組み立て時のドラム内の無負荷状態を利用して、モータ固有の誘起電圧の大きさを検知し、その誘起電圧の大きさに応じて補正を行う。
The motor induced voltage correction (step S21) corrects the induced voltage inherent to the
また、温度補正(ステップS22)は、モータ温度検知手段36により、ロータの磁石に隣接する三相巻線7a、7b、7cの温度を検知して、実質的にロータの磁石の温度を検知し、それに応じた温度補正を行うものである。
Further, in the temperature correction (step S22), the temperature of the three-
モータ誘起電圧補正と温度補正については従来技術のため、詳細な説明は省略する。 Since motor induced voltage correction and temperature correction are conventional techniques, detailed descriptions thereof will be omitted.
最後に、布量検知結果と上記補正を基に、あらかじめ測定し布量検知部34に保存していた判定値Sと布量の関係から、布量を最終判定し(ステップS23)、布量検知を終了する(ステップS24)。 Finally, based on the cloth amount detection result and the above correction, the cloth amount is finally determined based on the relationship between the cloth amount and the determination value S that has been measured in advance and stored in the cloth amount detection unit 34 (step S23). The detection ends (step S24).
ステップS9にて、所定の回数nに達した場合(ステップS9のNo)は、n回分の算出値の傾きを算出し、所定値よりも大きいかどうかを判定する(ステップS25)。 In step S9, when the predetermined number of times n is reached (No in step S9), the slope of the calculated value for n times is calculated, and it is determined whether or not it is larger than a predetermined value (step S25).
n回分の算出値の傾きが所定値よりも大きかった場合(ステップS25のYes)は、所定の一定加速度α2にてモータ7の回転数の降下を開始させ(ステップS26)、ドラム3が所定の回転数N6からN7に到達したと判定すれば(ステップS27のYes)、ドラム3が一回転する間の電流値Iq(n+1)を算出(ステップS28)する。
When the slope of the calculated value for n times is larger than the predetermined value (Yes in step S25), the rotation speed of the
そして、ドラム3を回転数N4からN5まで加速した時の第1の検知工程時のモータ電流値Iq(n)と、回転数N6からN7まで減速させた時の第2の検知工程のモータ電流値Iq(n+1)とから布量を検知する(ステップS29)。
The motor current value Iq(n) in the first detection process when the
そして、衣類の柔らかさやごわつき方に対する布量の補正を行う(ステップS30)。 Then, the cloth amount is corrected with respect to the softness and stiffness of the clothes (step S30).
一方、ステップS25にて、n回分の算出値の傾き(図6参照)が所定値よりも小さかった場合(ステップS25のNo)、ステップS17へ移り、所定の一定加速度α2にてモータ7の回転数の降下を開始させ、ドラム3が所定の回転数N6からN7に到達したと判定すれば(ステップS18)、ドラム3が一回転する間の電流値Iq(n+1)を算出(ステップS19)し、布量検知(ステップS20)を行ない、衣類の柔らかさやごわつき方に対する布量の補正を行わない。
On the other hand, in step S25, when the slope of the calculated value for n times (see FIG. 6) is smaller than the predetermined value (No in step S25), the process proceeds to step S17, and the
ステップS30の後、モータ誘起電圧補正(ステップS31)、および温度補正(ステップS32)を行う。 After step S30, motor induced voltage correction (step S31) and temperature correction (step S32) are performed.
最後に、布量検知結果と上記補正を基に、あらかじめ測定し布量検知部34に保存していた判定値Sと布量の関係から、布量を最終判定し(ステップS33)、布量検知を終了する(ステップS28)。 Finally, based on the cloth amount detection result and the above correction, the cloth amount is finally determined based on the relationship between the cloth amount and the determination value S that has been measured in advance and stored in the cloth amount detection unit 34 (step S33). The detection ends (step S28).
上述のように、モータの角加速度を一定に制御するため、高性能可変速制御方式であるベクトル制御を行なっている。 As described above, vector control, which is a high-performance variable speed control method, is performed in order to control the angular acceleration of the motor to be constant.
図5において、モータ7に通電される電流のうち、すくなくとも2相の電流と、ホールICなどによって得られるモータ7の回転位置信号を検知する。これらの信号を用いて、モータ7の電流を、トルク成分であるIqと磁束成分であるIdという直交する2つの電流に換算する。
In FIG. 5, at least two-phase currents among the currents supplied to the
その後、換算されたIqおよびIdと、指令されているIq*およびId*を比較したうえで、適切な制御ゲインP、Iなどを用いることによって、モータ7のIq、Idを制御することができる。
Thereafter, after comparing the converted Iq and Id with the commanded Iq* and Id*, Iq and Id of the
まず、布量検知工程の動作状態について数式面から説明する。 First, the operation state of the cloth amount detection process will be described from the mathematical aspect.
布の重量をm、ドラム3の内周に分布する布の平均半径をr、ドラム3やモータ7の慣性モーメントをJdとすると、布を含めた回転系の慣性モーメントJは数式1で求められる。
If m is the weight of the cloth, r is the average radius of the cloth distributed on the inner circumference of the
また、ドラム3の加速時の回転系のトルク運動方程式は、ドラムや回転軸などを有する摩擦トルクをTb、布を含めた回転系の慣性モーメントをJとすると、数式2のように表される。
In addition, the torque motion equation of the rotating system during acceleration of the
同様に、ドラム3の減速時の回転系のトルク運動方程式は数式3のように表される。
Similarly, the torque motion equation of the rotation system when the
数式1~数式3から、摩擦トルクTbの成分を消去すると、数式4が得られる。
Eliminating the component of friction torque Tb from
数式4より、布のドラム内周における平均半径r、第1の加速時角加速度、第2の減速時角加速度が一定の値である場合、加速トルクT1と減速トルクT2の差は、摩擦トルクTbには依存せず、布の重量mに比例することがわかる。
From
モータ7のトルクTは数式5で表わされることから、IqとIdを制御すれば、モータ7のトルクTを制御可能である。
Since the torque T of the
なお、Pはモータ7の極対数、ψaは磁石による鎖交磁束、Ldはd軸インダクタンス、Lqはq軸インダクタンスを示す。特に、数式5におけるψa・Iqはマグネットトルクを表しており、モータが発生するトルクの主成分である。
In addition, P is the number of pole pairs of the
従って、モータ7のトルクは、Iqによって主体的に制御することが可能である。また、Idがゼロではない場合、回転状態によってLdやLqが変化すると、トルクTの変動、あるいは布量の計算を行う時にトルクTを演算する場合に誤差を生じやすくなる。
Therefore, the torque of the
つまり、IqとIdを一定に制御してもトルクTが一定にならない場合が存在することから、数式6のように、Idをゼロとし、Iqを一定に制御してモータ7のトルクを一定に制御することによって、布量の計算誤差を小さくすることが可能である。 In other words, even if Iq and Id are controlled to be constant, there are cases where the torque T is not constant. By controlling, it is possible to reduce the calculation error of the amount of cloth.
数式4および数式6より、モータトルク電流値と布量の関係は数式7のように表
すことができる。
From
布のドラム内周における平均半径rが一定値である場合、布量すなわち布の重量mに応じて電流値が変化することを示している。 When the average radius r of the cloth on the inner circumference of the drum is constant, the current value changes according to the amount of cloth, that is, the weight m of the cloth.
従って、布の重量と電流値の変化の関係のみ把握し、図2にて示す布量検知部34に演算用テーブルとして保存しておくことで、容易に精度良く布量を検知することができる。 Therefore, by grasping only the relationship between the weight of the cloth and the change in the current value and storing it as a calculation table in the cloth amount detection unit 34 shown in FIG. 2, the amount of cloth can be detected easily and accurately. .
次に、加速時電流値の算出回数をn(n≧2)としたときに、加速時電流値の算出値Iq(n)と前回の算出値Iq(n-1)の差分から、衣類の柔らかさやごわつき方を検知する方法を以下に述べる。ただし、布の重量mは一定値とする。 Next, when the number of calculations of the current value during acceleration is n (n≧2), from the difference between the calculated value Iq(n) of the current value during acceleration and the previous calculated value Iq(n−1), the A method for detecting softness and stiffness will be described below. However, the weight m of the cloth is assumed to be a constant value.
衣類が柔らかい、もしくはごわつき方が弱い場合の布のドラム内周における平均半径をr1とすると、布を含めた回転系の慣性モーメントJは数式8で求められる。 If r1 is the average radius of the cloth on the inner circumference of the drum when the cloth is soft or less stiff, the moment of inertia J of the rotating system including the cloth can be obtained by Equation (8).
同様に、衣類が硬い、もしくはごわつき方が強い場合の布のドラム内周における平均半径をr2とすると、数式9のように表される。 Similarly, if the average radius of cloth on the inner periphery of the drum when the clothes are stiff or stiff is r2, it is expressed as in Equation (9).
また、衣類にかかる遠心力Fは、数式10で表わされる。 Also, the centrifugal force F applied to the clothes is represented by Equation (10).
数式10より、布のドラム内周における平均半径r1とr2の関係について、衣類が柔らかい場合に比べて硬い場合のほうが、遠心力に対する反発が強いと考えられるため、数式11が得られる。また、衣類のごわつき方が弱い場合に比べて強い場合のほうが、見かけ上の体積が大きいため、同様に数式11が得られる。
From
数式8において、(n-1)回目とn回目の差をとると、加速時角加速度α1は一定値であるため、数式12のように表される。
In
数式9においても同様に第(n-1)回と第n回の算出値の差分をとると、数式13が得られる。
Similarly, in
数式12と数式13を比較すると、数式14のように表される。
Comparing
数式6および数式14より、モータトルク電流値と布のドラム内周における平均半径r1、r2の関係は数式15のように表すことができる。
From
これは、衣類が硬い、もしくはごわつき方が強い場合よりも、衣類が柔らかい、もしくはごわつき方が弱い場合のほうが電流値の変動量が大きいことを示している。 This indicates that the fluctuation amount of the current value is larger when the clothing is soft or less stiff than when the clothing is hard or strongly stiff.
布のドラム3内周における平均半径rは、ドラム3の回転時の遠心力F、つまりは角速度ωによって変化する。
The average radius r of the cloth on the inner circumference of the
従って、角速度ωを変化させたときの電流値の変動量の関係を把握しておくことで、衣類の柔らかさやごわつき方の状態を推定ができ、電流値の変動量が所定値よりも小さい場合は、変動量に応じて布量を重い側に補正することで、布量判定値のバラツキを抑制し、精度良く布量を検知することができる。 Therefore, by grasping the relationship between the amount of change in the current value when the angular velocity ω is changed, it is possible to estimate the state of the softness and stiffness of the clothes. By correcting the amount of cloth to the heavier side in accordance with the amount of variation, variation in the amount of cloth determination value can be suppressed, and the amount of cloth can be detected with high accuracy.
図6において、布量が一定の場合のドラム角速度と電流値の変動量の関係から、上式(15)を分かりやすく示すと、ドラム角速度ωを大きくすればするほど、電流値の変動量は大きくなることが示されている。 In FIG. 6, from the relationship between the drum angular velocity and the amount of variation in the current value when the amount of cloth is constant, the above equation (15) can be easily understood. shown to grow.
衣類の柔らかさやごわつき方が弱いほど、ドラム角速度が上がるにつれ、モータ電流値の変動量(Iq(n)-Iq(n-1))も大きなっていく。 As the drum angular velocity increases, the amount of change in the motor current value (Iq(n)-Iq(n-1)) increases as the clothing becomes softer and less stiff.
衣類の柔らかさやごわつき方が強いほど、ドラム角速度が上がっていっても、モータ電流値の変動量は少ない。 The softer and stiffer the clothing, the smaller the fluctuation amount of the motor current value even if the drum angular velocity increases.
つまり、衣類の柔らかさやごわつき方の状態で、モータ電流値が変わるので、衣類の柔らかさやごわつき方の状態を精度よく推定することで,図3,4で上述したように精度よく布量判定値を補正することができる。 In other words, since the motor current value changes depending on the softness and stiffness of the clothes, by accurately estimating the softness and stiffness of the clothes, the cloth amount determination value can be obtained with high accuracy as described above with reference to FIGS. can be corrected.
以上のように、本実施の形態においては、布量検知工程において、低速回転工程にてドラム3の回転を静止状態から所定の回転数N1まで上げ、その後、複数回の算出工程にて所定の同じ加速時角加速度にて段階的に加速して回転数N3、N4と回転数を上げ、同時に、前記算出工程にて加速時にモータ電流検知手段35にてモータ電流値を検知し、検知した加速時のモータ電流値と前回の加速時モータ電流値との差が所定値以上になると、回転数N4からN5まで加速する第1の検知工程を行なった後、モータ7を所定の減速時角加速度にて回転数N6からN7まで回転を低下させる第2の検知工程を行ない、第1の検知工程時と第2の検知工程時のモータ電流値にて布量を検知するとともに、前記検出工程で検知した加速時のモータ電流値と、その算出工程の前回に検知したモータ電流値の差が所定値より小さい場合に、前記布量検知結果を補正し、布量を判定する構成とすることにより、衣類の柔らかさやごわつき方の状態による布量検知のバラツキを抑制して、高い精度で布量を検知することができる。
As described above, in the present embodiment, in the laundry amount detection process, the rotation of the
また、布量検知工程において、加速時のモータ電流値を検知する算出工程が所定回数以下の場合に、検出工程で検知した加速時のモータ電流値と、その算出工程の前回に検知したモータ電流値の差が所定値より小さい時は、前記算出工程が所定回数に達するまで、算出工程を繰り返す構成とすることにより、布量検知のバラツキを抑制して、高い精度で布量を検知することができる。 Further, in the cloth amount detection process, when the calculation process for detecting the motor current value during acceleration is performed a predetermined number of times or less, the motor current value during acceleration detected in the detection process and the motor current detected in the previous calculation process are combined. When the difference between the values is smaller than a predetermined value, the calculation process is repeated until the calculation process reaches a predetermined number of times, thereby suppressing variations in the amount of cloth to be detected and detecting the amount of cloth with high accuracy. can be done.
また、布量検知工程において、加速時のモータ電流値を検知する算出工程が所定回数以上の場合に、検出工程で検知した全ての加速時のモータ電流値より傾きを算出し、算出した傾きに基づき、布量検知結果を補正して布量を判定する構成とすることにより、布量検知のバラツキを抑制して、高い精度で布量を検知することができる。 In addition, in the cloth amount detection process, when the calculation process for detecting the motor current value during acceleration is performed a predetermined number of times or more, the slope is calculated from all the motor current values during acceleration detected in the detection process, and the calculated slope is obtained. Based on this, by correcting the laundry amount detection result and determining the laundry amount, variations in the laundry amount detection can be suppressed, and the laundry amount can be detected with high accuracy.
また、布量検知工程において、複数回の算出工程のそれぞれの算出工程の前に、ドラム3を所定の一定回転数で回転させる一定回転工程を設ける構成とすることにより、衣類の柔らかさやごわつき方の状態による布量検知のバラツキを抑制して、高い精度で布量を検知することができる。
In addition, in the cloth amount detection process, a constant rotation process of rotating the
以上のように、本発明にかかる洗濯機は、ドラムに投入された布量を、簡単な構成で精度よく検知して、工程制御を行うことが可能となるので、縦型など他の洗濯機の用途に適用できる。 As described above, the washing machine according to the present invention can accurately detect the amount of cloth loaded into the drum with a simple configuration and perform process control. It can be applied to the use of
1 洗濯機本体
2 水槽
3 ドラム
7 モータ
14 回転数検知部
31 制御部
35 モータ電流検知手段
36 モータ温度検知手段
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